蛭石層間域的化學(xué)反應(yīng)屬性及產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、基于蛭石含有可膨脹性的層間域，借助其水化陽離子層的可交換性，將季銨鹽陽離子CTA+插入到層間域內(nèi)，制備CTA+/蛭石插層復(fù)合物;采用溶劑化作用將TiO2前驅(qū)體鈦酸丁酯引入CTA+/蛭石層間域中，制備(TBT/CTA+)/蛭石插層復(fù)合物，并通過原位水解、脫羥、成核和結(jié)晶作用制備TiO2/蛭石納米復(fù)合物，采用TEM、SEM、XRD、TG-DTA、FT-IR、拉曼等分析手段對中間各階段的產(chǎn)物進(jìn)行分析和表征，揭示蛭石層間域的化學(xué)反應(yīng)屬性（過程、

2、機(jī)理）、產(chǎn)物屬性（粒度、物相、相變等）、組裝屬性（排布、化學(xué)成鍵、組裝機(jī)理等）的變化規(guī)律。
　　研究結(jié)果表明:蛭石樣品主要是金云母-蛭石1∶1間層礦物，即水金云母，而工業(yè)樣品為金云母晶層與金云母-蛭石晶層的分結(jié)型間層結(jié)構(gòu)，蛭石樣品層電荷的來源主要以四面體片為主。隨著季銨鹽用量的增加，CTA+/蛭石插層復(fù)合物最大底面間距逐漸增大，季銨鹽陽離子在蛭石層間域中排布模式從單層傾斜→雙層傾斜排列;CTA+/蛭石插層復(fù)合物樣品與乙醇溶液作用后

3、，季銨鹽分子從蛭石層間域中遷出，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時單層傾斜的角度為53°。
　　鈦酸丁酯進(jìn)入CTA+/蛭石插層復(fù)合物層間域內(nèi)的溶劑化作用所需時間很短，進(jìn)入層間域的鈦酸丁酯量隨其用量增加逐漸增大。由于CTA+/蛭石插層復(fù)合物的層間域高度是由季銨鹽陽離子及排布方式所決定，因此是一維限域空間。其中季銨鹽陽離子已占據(jù)大部分空間，因而隨季銨鹽用量的增大進(jìn)入層間域的鈦酸丁酯量逐漸減少;在蛭石層間域的陽離子未被季銨鹽徹底交換的情況下，層電荷大的蛭石

4、進(jìn)入的季銨鹽陽離子較多，溶劑化過程中更容易使鈦酸丁酯與季銨鹽陽離子產(chǎn)生溶劑化作用而進(jìn)入蛭石層間域中。
　　利用TiOSO4制備TiO2/蛭石納米復(fù)合物時，TiOSO4·2H2O在水解時形成的聚合羥基鈦離子通過離子交換作用進(jìn)入蛭石層間域中;通過提高pH值可使進(jìn)入蛭石層間域中的聚合羥基鈦離子原位水解聚合形成水合氧化鈦，實現(xiàn)了水合氧化鈦/蛭石納米結(jié)構(gòu)的組裝，經(jīng)焙燒使其成核、結(jié)晶進(jìn)而形成TiO2/蛭石納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。
　　采用鈦酸

5、丁酯制備的TiO2/蛭石納米復(fù)合物樣品中的TiO2比純TiO2出現(xiàn)銳鈦礦相的溫度提高400℃以上，同時分析表明TiO2/蛭石納米復(fù)合物樣品中的TiO2禁帶寬度較純納米TiO2大;TiO2/蛭石納米復(fù)合物樣品中TiO2的禁帶寬度大，具有更強(qiáng)的量子尺寸效應(yīng)。
　　焙燒溫度相同時，TiO2/蛭石納米復(fù)合物樣品中的銳鈦礦晶粒的尺寸比純TiO2的小;TiOSO4制備的TiO2/蛭石納米復(fù)合物樣品的銳鈦礦相晶粒尺寸比鈦酸丁酯水解法制備的TiO